均衡式供水植物抗干旱集雨器

研究背景和基本思路

果樹、林木缺水，是人類面臨的一個永恒難題。但實際上，在地球上的多數地區，并不是真正的缺水，而是天上的降水沒有被留住，大部分都從地表蒸發或從地下流失了。本發明能很好地解決這一難題，在下雨時能收集雨水，在天晴干旱時，能均勻、持續地把水輸送到植物根部。現有技術在實際應用中有下面3大缺陷：

輸水管的進水口端固定在集水箱底部，輸水速度受水的壓強制約。水位降低時，進水口的壓強變小，出水減慢，整個輸水過程前快后慢，與植物的需水規律不符。

整條輸水管內填充吸水性纖維物質，形成的毛細管以浸潤方式輸水，時間長了會發生阻塞。

在雨季，集水箱內貯滿雨水后，就要立即輸水，不能控制輸水開始的時間。既浪費水，還可能會造成植物漬水。

工作原理

本人發明的集雨器包括集水漏斗、篩孔、集水箱、輸水啟動開關、輸水管、漂浮器、纖維物塞和漂浮器穩定支架。集水漏斗呈平坦的漏斗形，安裝在集水箱上，用于收集雨水或徑流，其中央開若干小孔——篩孔，收集的雨水經篩孔漏入集水箱中。篩孔還能防止雜物進入。集水箱用于貯存收集的雨水。集水箱蓋上裝1個輸水啟動開關，當需要放水時，可以手工將輸水啟動開關撥動到開的位置，拉動漂浮器使之傾斜，帶動輸水管的進水口沉入到水面下，啟動輸水。輸水管安裝在集水箱內，一端（出水口端）從集水箱的底部伸出。輸水管的進水口端一小段內部填充吸水性強的纖維物塞，纖維物塞的毛細管滲透作用可控制水的流出速度，讓流水變成滲漏滴水。輸水管的進水口端固定在漂浮器上。漂浮器使進水口與水面的高度保持不變，從而使進水口在整個輸水過程中絕大部分時間內受到水的壓強保持不變，保證了箱內的水能夠均勻地輸送出來。

漂浮器在集水箱內水位高度達到最大時（雨季），漂浮到最高位置，輸水管的進水口露出水面，輸水便停止。如果一段時間不下雨，因蒸發作用集水箱內的水量減少，水位下降，帶動漂浮器發生傾斜，帶動輸水管的進水口沉入到水面下，集雨器便開始輸水。漂浮器穩定支架一端固定在漂浮器上，一端通過可轉動支點固定在集水箱的底部，它可以隨著集水箱水位的變化轉動，保持漂浮器姿態變化穩定，使集水器可以穩定發揮功能。

圖1為本發明在水位最高停止供水時的結構示意圖。集雨器的實物照片見圖2，在實驗中的使用情況見圖3。

主要創新

與現有技術相比較，本發明在結構和工作原理兩方面都有了重大改進，具體歸納如下。

設計了漂浮器，增加了2項優點。優點1：集雨器在下雨貯滿水之后不會馬上流出，而是先保存下來，等天氣干旱，集水箱水位有一定下降時，才自動啟動輸水。這樣不會浪費水，也不會因為雨后水多而增加植物漬水的機會。優點2：在輸水過程中，由于漂浮器的浮力作用，使輸水管的進水口始終懸浮在離水面固定的高度，受到的水壓強保持不變，這樣可以保證輸水速度均勻。

設計了1個輸水啟動開關，可以在植物需水時，手工操作及時啟動輸水。這樣便可人工及時調控輸水開始時間。

輸水管內由原來全用纖維物填充變為只有一小段用纖維物填充，這樣既保留了原來的滲漏輸水功能，又避免了阻塞的發生。

主要用途

戶外安裝在地表下集水節水。在樹體旁邊、地表以下安裝本人發明的“集雨器”后，只要有一點降雨量且集水漏斗的面積足夠大，就可以收集足夠的雨水貯存到集水箱中。在干旱季節植物需水時，“集雨器”會自動開啟輸水，以滴水方式均勻緩慢將水輸到植物根部。這種集水、輸水的過程在一年中重復進行，保證樹木長期在濕潤條件下生長，有效抵抗干旱。

戶外安裝在地表上，直接為新植的林木澆水，可省水省工。

可制作成室內專用水箱，用于盆景、花木的澆水，可節水、省工并防止過多澆水。

實施推廣情況

2009年7月，在湖南省邵陽縣經縣農業局和縣科技局立項，推廣面積800多畝。實驗果樹與對照樹比較，表現出明顯的生長優勢和結果優勢。

2009年5月開始，在珠海市白蕉盆景基地試用。集雨器工作正常，盆景生長優勢明顯。

2009年5月開始，在珠海市紅山大樹移植基地試用。實施時，滴水狀態完全符合澆水要求。

2011年9月3號開始，在中山市坦洲鎮海倫堡20棟樓頂花園試用。實驗發現集雨節水器滲漏滴灌速度前后基本相等，供水均勻可靠。

在珠海市一職校溫室大棚模擬實驗。連續觀察2個月，集雨器供水穩定可靠，植物生長良好。

該項目獲得第27屆全國青少年科技創新大賽科技輔導員創新成果科技發明類一等獎。

專家評語

該項目利用雨水采集器，并利用虹吸原理實現對植物抗旱供水，項目有實用價值，發明點多，申報材料齊全，翔實。